一種超低成本逆變電源分析與應(yīng)用

1、一種低成本逆變電源 admin 2010-04-10 20:36來源：未知 【免責(zé)聲明】本站部分文章來源于網(wǎng)絡(luò)，其版權(quán)歸原作者所有，本站搜集整理僅供網(wǎng)友學(xué)習(xí)參考之用。如侵犯到 您的權(quán)益，請聯(lián)系我們。 引言 電源是電子設(shè)備的動力部分，是一種通用性很強的電子產(chǎn)品。它在各個行業(yè)及 日常生活中得到了廣泛的應(yīng)用，其質(zhì)量的好壞極大地影響著電子設(shè)備的可靠性， 其轉(zhuǎn)換效率的高低和帶負(fù)載能力的強弱直接關(guān)系著它的應(yīng)用范圍。方波逆變是一 種低成本，極為簡單的變換方式，它適用于各種整流負(fù)載，但是對于變壓器的負(fù) 載的適應(yīng)不是很好，有較大的噪聲。 本文依據(jù)逆變電源的基本原理，利用對現(xiàn)有資料的分析推導(dǎo)，提出了一種方波 逆變

2、器的制作方法并加以調(diào)試。 1系統(tǒng)基本原理 本逆變電源輸入端為蓄電池（+12V，容量90A h ），輸出端為工頻方波電 壓（50Hz，310V ）。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。 目前，構(gòu)成DC/AC逆變的新技術(shù)很多，但是考慮到具體的使用條件和成本 以及可靠性，本電源仍然采用典型的二級變換， 即DC/DC變換和DC/AC逆變 首先由DC/DC變換將DC12V電壓逆變?yōu)楦哳l方波，經(jīng)高頻升壓變壓器升壓， 再整流濾波得到一個穩(wěn)定的約320V直流電壓；然后再由DC/AC變換以方波逆 變的方式，將穩(wěn)定的直流電壓逆變成有效值稍大于 220V的方波電壓；再經(jīng)LC 工頻濾波得到有效值為220V的50Hz交流電壓，以驅(qū)動

3、負(fù)載。 2 DC/DC 變換 由于變壓器原邊電壓比較低，為了提高變壓器的利用率，降低成本QC/DC變 換如圖2所示，采用推挽式電路，原邊中心抽頭接蓄電池，兩端用開關(guān)管控制， 交替工作，可以提高轉(zhuǎn)換效率。而推挽式電路用的開關(guān)器件少，雙端工作的變壓 器的體積比較小，可提高占空比，增大輸出功率。 雙端工作的方波逆變變壓器的鐵心面積乘積公式為 AeAc二Po(1 + 訓(xùn)(rDKjfKeKcBm)(1 ) 式中：Ae(m2)為鐵心橫截面積； Ac(m2)為鐵心的窗口面積； Po為變壓器的輸出功率； n為轉(zhuǎn)換效率； 3為占空比； K是波形系數(shù)； j(A/m2)為導(dǎo)線的平均電流密度； f為逆變頻率； Ke為

4、鐵心截面的有效系數(shù)； Kc為鐵心的窗口利用系數(shù)； Bm為最大磁通量。 圖3 變壓器原邊的開關(guān)管S1和S2各采用IRF32055只并聯(lián)，之所以并聯(lián)， 主要是因為在逆變電源接入負(fù)載時，變壓器原邊的電流相對較大，并聯(lián)可以分流, 可有效地減少開關(guān)管的功耗，不至于造成損壞。 PWM控制電路芯片SG3524，是一種電壓型開關(guān)電源集成控制器，具有輸出 限流,開關(guān)頻率可調(diào)，誤差放大，脈寬調(diào)制比較器和關(guān)斷電路，其產(chǎn)生PWM方波所 需的外圍線路很簡單。當(dāng)腳11與腳14并聯(lián)使用時，輸出脈沖的占空比為095 %, 脈沖頻率等于振蕩器頻率的1/2。當(dāng)腳10 （關(guān)斷端）加咼電平時，可實現(xiàn)對輸出 脈沖的封鎖，與外電路適當(dāng)連

5、接，則可以實現(xiàn)欠壓、過流保護(hù)功能。利用SG3524 內(nèi)部自帶的運算放大器調(diào)節(jié)其輸出的驅(qū)動波形的占空比D ,使D50 %,然后經(jīng) 過CD4011反向后，得到對管的驅(qū)動波形的 D 50 %，這樣可以保證兩組開關(guān) 管驅(qū)動時，有共同的死區(qū)時間。 3 DC/AC 變換 如圖3所示，DC/AC變換采用單相輸出，全橋逆變形式，為減小逆變電源的 體積，降低成本，輸出使用工頻 LC濾波。由4個IRF740構(gòu)成橋式逆變電路， IRF740最高耐壓400V，電流10A，功耗125W，利用半橋驅(qū)動器IR2110 提 供驅(qū)動信號，其輸入波形由SG3524提供，同理可調(diào)節(jié)該SG3524的輸出驅(qū)動 波形的D50 %，保證逆

6、變的驅(qū)動方波有共同的死區(qū)時間。 圖4 IR2110是IR公司生產(chǎn)的大功率 MOSFET和IGBT專用驅(qū)動集成電路， 可以實現(xiàn)對MOSFET和IGBT的最優(yōu)驅(qū)動，同時還具有快速完整的保護(hù)功能， 因而它可以提高控制系統(tǒng)的可靠性，減少電路的復(fù)雜程度。 IR2110的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理框圖如圖4所示。圖中HIN和LIN為逆變橋 中同一橋臂上下兩個功率MOS的驅(qū)動脈沖信號輸入端。SD為保護(hù)信號輸入端， 當(dāng)該腳接高電平時，IR2110的輸出信號全被封鎖，其對應(yīng)的輸出端恒為低電平； 而當(dāng)該腳接低電平時，IR2110的輸出信號跟隨HIN和LIN而變化，在實際電路 里，該端接用戶的保護(hù)電路的輸出。 H0和LO是

7、兩路驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動同 一橋臂的MOSFET。 IR2110的自舉電容選擇不好，容易造成芯片損壞或不能正常工作。VB和VS 之間的電容為自舉電容。自舉電容電壓達(dá)到 8.3V以上，才能夠正常工作，要么 采用小容量電容，以提高充電電壓，要么直接在VB和VS之間提供1020V的 隔離電源，本電路采用了 1尸的自舉電容。 為了減少輸出諧波，逆變器 DC/AC部分一般都采用雙極性調(diào)制，即逆 變橋的對管是高頻互補通和關(guān)斷的。 4保護(hù)電路設(shè)計及調(diào)試過程中的一些問題 保護(hù)電路分為欠壓保護(hù)和過流保護(hù)。 欠壓保護(hù)電路如圖5所示，它監(jiān)測蓄電池的電壓狀況，如果蓄電池電壓低于預(yù) 設(shè)的10.8V，保護(hù)電路開始工作，使

8、控制器 SG3524的腳10關(guān)斷端輸出高電平， 停止驅(qū)動信號輸出。 圖5中運算放大器的正向輸入端的電壓由 R1和R3分壓得到，而反向輸入端 的電壓由穩(wěn)壓管箝位在+ 7.5V ,當(dāng)蓄電池的電壓下降超過預(yù)定值后， 運算放大器 開始工作，輸出跳轉(zhuǎn)為負(fù)，LED燈亮，同時三級管V截止，向SG3524的SD 端輸出高電平，封鎖IR2110的輸出驅(qū)動信號。 過流保護(hù)電路如圖6所示，它監(jiān)測輸出電流狀況，預(yù)設(shè)為1.5A。方波逆 變器的輸出電流經(jīng)過采樣進(jìn)入運算放大器的反向輸入端，當(dāng)輸出電流大于1.5A 后，運算放大器的輸出端跳轉(zhuǎn)為負(fù)，經(jīng)過 CD4011組成的R S觸發(fā)器后，使三 級管V1基級的信號為低電平，三級管截止，向IR2011的SD1端輸出高電平， 達(dá)到保護(hù)的目的。 調(diào)試過程遇到的一個較